Odpowiedzialność. Artykuł jest tłumaczeniem rozszerzonym, poprawionym i zaktualizowanym Nathana Hursta. Wykorzystano także informacje z artykułu nt podczas konstruowania ostatecznego materiału.
Wśród astronomów istnieje teoria (a może przestroga) zwana zespołem Kesslera, nazwana na cześć astrofizyka z NASA, który zaproponował go w 1978 roku. W tym scenariuszu orbitujący satelita lub inny obiekt przypadkowo uderza w inny i rozpada się na kawałki. Części te krążą wokół Ziemi z prędkością dziesiątek tysięcy kilometrów na godzinę, niszcząc wszystko na swojej drodze, łącznie z innymi satelitami. Wywołuje to katastrofalną reakcję łańcuchową, która kończy się chmurą milionów kawałków dysfunkcyjnych śmieci kosmicznych, która bez końca krąży wokół planety.
Takie wydarzenie mogłoby uczynić przestrzeń bliską Ziemi bezużyteczną, niszcząc wszelkie nowe wysłane do niej satelity i prawdopodobnie całkowicie blokując dostęp do przestrzeni kosmicznej.
Kiedy więc SpaceX (Federalna Komisja Łączności – Federalna Komisja Łączności, USA) o wysłanie 4425 satelitów na niską orbitę okołoziemską (LEO, niska orbita okołoziemska) w celu zapewnienia globalnej szybkiej sieci internetowej, FCC wyraziła zaniepokojenie tym faktem. Firma ponad rok komisje i petycje konkurentów złożone w celu odrzucenia wniosku, w tym złożenie „planu redukcji gruzu orbitalnego”, aby rozwiać obawy przed apokalipsą Kesslera. 28 marca FCC zatwierdziła wniosek SpaceX.
Śmieci kosmiczne nie są jedyną rzeczą, która niepokoi FCC, a SpaceX nie jest jedyną organizacją próbującą zbudować konstelacje satelitów nowej generacji. Kilka firm, zarówno nowych, jak i starych, wykorzystuje nowe technologie, opracowuje nowe plany biznesowe i zwraca się do FCC z petycjami o dostęp do części widma komunikacyjnego, których potrzebują, aby pokryć Ziemię szybkim i niezawodnym Internetem.
W grę wchodzą wielkie nazwiska – od Richarda Bransona po Elona Muska – a także duże pieniądze. Należący do Bransona OneWeb zebrał dotychczas 1,7 miliarda dolarów, a prezes i dyrektor operacyjna SpaceX, Gwynne Shotwell, oszacowała wartość projektu na 10 miliardów dolarów.
Oczywiście są duże problemy, a historia pokazuje, że ich wpływ jest całkowicie niekorzystny. Dobrzy ludzie próbują przezwyciężyć przepaść cyfrową w regionach o niedostatecznym zasięgu, podczas gdy źli ludzie umieszczają nielegalne satelity na rakietach. A wszystko to dzieje się w obliczu gwałtownie rosnącego zapotrzebowania na dostarczanie danych: według raportu Cisco w 2016 r. globalny ruch internetowy przekroczył 1 sekstylion bajtów, kończąc erę zettabajtów.
Jeśli celem jest zapewnienie dobrego dostępu do Internetu tam, gdzie wcześniej go nie było, satelity są mądrym sposobem na osiągnięcie tego. W rzeczywistości firmy robią to od dziesięcioleci, korzystając z dużych satelitów geostacjonarnych (GSO), które znajdują się na bardzo wysokich orbitach, gdzie okres rotacji jest równy prędkości obrotu Ziemi, co powoduje, że są one unieruchomione w określonym regionie. Jednak z wyjątkiem kilku wąsko ukierunkowanych zadań, na przykład badania powierzchni Ziemi przy użyciu 175 satelitów na niskiej orbicie i przesyłania na Ziemię 7 petabajtów danych z szybkością 200 Mb/s, czy zadania śledzenia ładunku lub udostępniania sieci dostępu do baz wojskowych, ten rodzaj łączności satelitarnej nie był na tyle szybki i niezawodny, aby konkurować z nowoczesnym Internetem światłowodowym czy kablowym.
Satelity niegeostacjonarne (Non-GSO) obejmują satelity działające na średniej orbicie okołoziemskiej (MEO) na wysokościach od 1900 do 35000 1900 km nad powierzchnią Ziemi oraz satelity na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO), które krążą na wysokościach mniejszych niż XNUMX km . Obecnie LEO stają się niezwykle popularne i oczekuje się, że w niedalekiej przyszłości jeśli nie wszystkie satelity będą takie, to z pewnością takie będą.
Tymczasem przepisy dotyczące satelitów niegeostacjonarnych istnieją od dawna i są podzielone między agencje w USA i poza nią: w grę wchodzą NASA, FCC, DOD, FAA, a nawet Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny ONZ.
Jednak z technologicznego punktu widzenia istnieją pewne ogromne zalety. Koszt budowy satelity spadł wraz z udoskonaleniem żyroskopów i baterii w związku z rozwojem telefonów komórkowych. Stały się również tańsze w wystrzeliwaniu, częściowo dzięki mniejszym rozmiarom samych satelitów. Wzrosła pojemność, komunikacja między satelitami przyspieszyła działanie systemów, a duże anteny skierowane w stronę nieba wychodzą z mody.
Jedenaście firm wraz ze SpaceX złożyło wnioski do FCC, a każda z nich radzi sobie z problemem na swój własny sposób.
Elon Musk ogłosił program SpaceX Starlink w 2015 roku i otworzył oddział firmy w Seattle. Powiedział pracownikom: „Chcemy zrewolucjonizować komunikację satelitarną w taki sam sposób, w jaki zrewolucjonizowaliśmy naukę o rakietach”.
W 2016 roku firma złożyła wniosek do Federalnej Komisji Łączności o pozwolenie na wystrzelenie 1600 (później zredukowanych do 800) satelitów do roku 2021, a następnie wystrzelenie pozostałych do 2024 roku. Te bliskie Ziemi satelity będą krążyć po orbicie w 83 różnych płaszczyznach orbity. Konstelacja, jak nazywa się grupa satelitów, będzie komunikować się ze sobą za pośrednictwem pokładowych optycznych (laserowych) łączy komunikacyjnych, dzięki czemu dane będą mogły być przesyłane po niebie zamiast wracać na Ziemię – przechodząc przez długi „most” zamiast wysyłane w górę i w dół.
W terenie klienci zainstalują terminal nowego typu z elektronicznie sterowanymi antenami, które automatycznie połączą się z satelitą oferującym obecnie najlepszy sygnał – podobnie jak telefon komórkowy wybiera wieże. Gdy satelity LEO poruszają się względem Ziemi, system będzie przełączał się między nimi co około 10 minut. A ponieważ z systemu będą korzystać tysiące osób, zawsze będzie dostępnych co najmniej 20 osób, twierdzi Patricia Cooper, wiceprezes ds. operacji satelitarnych w SpaceX.
Terminal naziemny powinien być tańszy i łatwiejszy w montażu niż tradycyjne anteny satelitarne, które muszą być fizycznie zorientowane w stronę tej części nieba, w której znajduje się odpowiedni satelita geostacjonarny. SpaceX twierdzi, że terminal nie będzie większy niż pudełko po pizzy (choć nie mówi, jakiego rozmiaru będzie to pizza).
Łączność będzie realizowana w dwóch pasmach częstotliwości: Ka i Ku. Obydwa należą do widma radiowego, chociaż wykorzystują znacznie wyższe częstotliwości niż te stosowane w stereo. Pasmo Ka jest wyższym z dwóch i obejmuje częstotliwości od 26,5 GHz do 40 GHz, natomiast pasmo Ku obejmuje widmo od 12 GHz do 18 GHz. Starlink otrzymał pozwolenie od FCC na wykorzystanie niektórych częstotliwości, zazwyczaj łącze w górę z terminala do satelity będzie działać na częstotliwościach od 14 GHz do 14,5 GHz, a łącze w dół od 10,7 GHz do 12,7 GHz, a reszta będzie wykorzystywana do celów telemetrycznych, śledzenia i kontroli, a także podłączenia satelitów do naziemnego Internetu.
Oprócz zgłoszeń FCC SpaceX milczy i nie ujawnił jeszcze swoich planów. Trudno jest znać jakiekolwiek szczegóły techniczne, ponieważ SpaceX zarządza całym systemem, od komponentów, które trafią na satelity, po rakiety, które wyniosą je w niebo. Jednak sukces projektu będzie zależał od tego, czy usługa będzie w stanie zapewnić prędkości porównywalne lub lepsze niż w przypadku światłowodu o podobnej cenie, a także niezawodność i dobry komfort użytkowania.
W lutym SpaceX wystrzeliło swoje pierwsze dwa prototypy satelitów Starlink, które mają cylindryczny kształt i są wyposażone w panele słoneczne przypominające skrzydła. Tintin A i B mają około metra długości, a Musk potwierdził na Twitterze, że porozumieli się pomyślnie. Jeśli prototypy nadal będą działać, do 2019 roku dołączą do nich setki kolejnych. Po uruchomieniu systemu SpaceX będzie na bieżąco wymieniać wycofane z eksploatacji satelity, aby zapobiec tworzeniu się śmieci kosmicznych, system poinstruuje je, aby w określonym momencie opuściły swoje orbity, po czym zaczną spadać i spalać się w atmosfera. Na poniższym obrazku możecie zobaczyć jak wygląda sieć Starlink po 6 uruchomieniach.
Trochę historii
Już w latach 80-tych HughesNet był innowatorem w technologii satelitarnej. Znasz te szare anteny wielkości talerza, które DirecTV montuje na zewnątrz domów? Pochodzą z HughesNet, który sam wywodzi się od pioniera lotnictwa Howarda Hughesa. „Wynaleźliśmy technologię, która pozwala nam zapewnić interaktywną komunikację za pośrednictwem satelity” – mówi wiceprezes Mike Cook.
W tamtych czasach ówczesna firma Hughes Network Systems była właścicielem DirecTV i obsługiwała duże satelity geostacjonarne przesyłające informacje do telewizorów. Wtedy i obecnie firma oferowała także usługi dla przedsiębiorstw, takie jak obsługa transakcji kartami kredytowymi na stacjach benzynowych. Pierwszym klientem komercyjnym był Walmart, który chciał połączyć pracowników w całym kraju z biurem domowym w Bentonville.
W połowie lat 90. firma stworzyła hybrydowy system internetowy o nazwie DirecPC: komputer użytkownika wysłał żądanie poprzez połączenie dial-up do serwera internetowego i otrzymał odpowiedź za pośrednictwem satelity, który przesłał żądane informacje do anteny użytkownika ze znacznie większą szybkością, niż mogłoby to zapewnić połączenie dial-up.
Około 2000 roku firma Hughes zaczęła oferować usługi dwukierunkowego dostępu do sieci. Jednak utrzymanie kosztów usługi, w tym kosztu sprzętu klienta, na wystarczająco niskim poziomie, aby ludzie mogli ją kupić, było wyzwaniem. W tym celu firma zdecydowała, że potrzebuje własnych satelitów i w 2007 roku wystrzeliła Spaceway. Według Hughesa ten satelita, używany do dziś, był szczególnie ważny w momencie wystrzelenia, ponieważ jako pierwszy obsługiwał pokładową technologię przełączania pakietów, stając się w zasadzie pierwszym przełącznikiem kosmicznym, który wyeliminował dodatkowe przeskoki stacji naziemnej w celu komunikacji. Inny. Jego przepustowość wynosi ponad 10 Gbit/s, 24 transpondery po 440 Mbit/s, dzięki czemu abonenci indywidualni mogą mieć do 2 Mbit/s na transmisję i do 5 Mbit/s na pobieranie. Spaceway 1 został wyprodukowany przez firmę Boeing w oparciu o platformę satelitarną Boeing 702. Masa startowa urządzenia wyniosła 6080 kg. Spaceway 1 to obecnie jeden z najcięższych komercyjnych statków kosmicznych (SC) – miesiąc wcześniej pobił rekord wystrzelonego za pomocą rakiety nośnej Atlas 5 satelity Inmarsat 4 F1 (5959 kg) (2018 kg). Natomiast najcięższy komercyjny GSO, według Wikipedii, wystrzelony w 7 roku, ma masę 2 ton. Urządzenie jest wyposażone w ładunek przekaźnikowy pasma Ka (RP). PN obejmuje kontrolowany 1500-metrowy układ anten fazowanych składający się z XNUMX elementów. PN tworzy zasięg wielowiązkowy, aby zapewnić emisję różnych sieci programów telewizyjnych w różnych regionach. Taka antena pozwala na elastyczne wykorzystanie możliwości statku kosmicznego w zmieniających się warunkach rynkowych.
Tymczasem firma o nazwie Viasat spędziła około dziesięciu lat na badaniach i rozwoju, zanim w 2008 roku wystrzeliła swojego pierwszego satelitę. Satelita ten, nazwany ViaSat-1, wykorzystuje kilka nowych technologii, takich jak ponowne wykorzystanie widma. Dzięki temu satelita mógł wybierać pomiędzy różnymi szerokościami pasma, aby przesyłać dane na Ziemię bez zakłóceń, nawet jeśli przesyłał dane wraz z wiązką z innego satelity, mógł ponownie wykorzystać ten zakres widma w połączeniach, które nie sąsiadowały ze sobą.
Zapewniło to większą prędkość i wydajność. Według prezesa Viasat, Ricka Baldridge’a, kiedy został oddany do użytku, jego przepustowość wynosiła 140 Gb/s, czyli więcej niż wszystkie inne satelity pokrywające terytorium Stanów Zjednoczonych razem wzięte.
„Rynek satelitarny był tak naprawdę przeznaczony dla ludzi, którzy nie mieli wyboru” – mówi Baldrige. „Jeśli nie można było uzyskać dostępu w żaden inny sposób, była to technologia ostatniej szansy. Zasadniczo miał wszechobecny zasięg, ale tak naprawdę nie niósł zbyt wielu danych. Dlatego też technologię tę wykorzystywano głównie do zadań takich jak transakcje na stacjach benzynowych.”
Przez lata HughesNet (obecnie należący do EchoStar) i Viasat budowały coraz szybsze satelity geostacjonarne. HughesNet wypuścił EchoStar XVII (120 Gb/s) w 2012 r., EchoStar XIX (200 Gb/s) w 2017 r. i planuje wypuścić na rynek EchoStar XXIV w 2021 r., który według firmy będzie oferować konsumentom przepustowość 100 Mb/s.
ViaSat-2 wystrzelony w 2017 r. i obecnie ma przepustowość około 260 Gbit/s, a na rok 3 lub 2020 planowane są trzy różne ViaSat-2021, każdy obejmujący różne części globu. Viasat powiedział, że przewiduje się, że każdy z trzech systemów ViaSat-3 będzie miał przepustowość terabajtów na sekundę, czyli dwukrotnie większą niż wszystkie inne satelity krążące wokół Ziemi łącznie.
„Mamy tak dużą pojemność w przestrzeni kosmicznej, że zmienia to całą dynamikę dostarczania tego ruchu. Nie ma żadnych ograniczeń co do tego, co można zapewnić” – mówi DK Sachdev, konsultant ds. technologii satelitarnych i telekomunikacyjnych, pracujący dla LeoSat, jednej z firm wprowadzających na orbitę konstelację LEO. „Dziś wszystkie wady satelitów są eliminowane jedna po drugiej”.
Cały ten wyścig prędkości nie wziął się z przypadku, gdyż Internet (komunikacja dwukierunkowa) zaczął wypierać telewizję (komunikacja jednokierunkowa) jako usługę wykorzystującą satelity.
„Branża satelitarna od dawna gorączkowo zastanawia się, w jaki sposób przejdzie od jednokierunkowej transmisji wideo do pełnej transmisji danych” – mówi Ronald van der Breggen, dyrektor ds. zgodności w LeoSat. „Jest wiele opinii na temat tego, jak to zrobić, co zrobić, jakiemu rynkowi służyć”.
Pozostaje jeden problem
Opóźnienie. W przeciwieństwie do ogólnej szybkości, opóźnienie to czas potrzebny na przesłanie żądania z komputera do miejsca docelowego i z powrotem. Załóżmy, że klikasz link na stronie internetowej, żądanie to musi trafić do serwera i wrócić (że serwer pomyślnie odebrał żądanie i ma zamiar udostępnić żądaną treść), po czym strona internetowa się ładuje.
Czas ładowania witryny zależy od szybkości połączenia. Czas potrzebny na realizację żądania pobrania to opóźnienie. Zwykle jest mierzony w milisekundach, więc nie jest zauważalny podczas przeglądania Internetu, ale jest ważny, gdy grasz w gry online. Istnieją jednak fakty, że użytkownicy z Federacji Rosyjskiej zarządzali i potrafią grać w niektóre gry online, nawet gdy opóźnienie (ping) jest bliskie jednej sekundy.
Opóźnienie w systemie światłowodowym zależy od odległości, ale zwykle wynosi kilka mikrosekund na kilometr; główne opóźnienie pochodzi od sprzętu, choć przy łączach optycznych o znacznej długości opóźnienie jest większe ze względu na to, że w światłowodzie -optyczna linia komunikacyjna (FOCL) prędkość światła wynosi tylko 60% prędkości światła w próżni i zależy również w dużym stopniu od długości fali. Według Baldrige'a opóźnienie podczas wysyłania żądania do satelity GSO wynosi około 700 milisekund — światło przemieszcza się szybciej w próżni kosmicznej niż w światłowodzie, ale tego typu satelity są daleko, dlatego trwa to tak długo. Oprócz gier problem ten jest istotny w przypadku wideokonferencji, transakcji finansowych i giełdy, monitorowania Internetu rzeczy i innych aplikacji, które opierają się na szybkości interakcji.
Ale jak znaczący jest problem opóźnień? Większość przepustowości wykorzystywanej na całym świecie jest przeznaczona dla wideo. Gdy wideo jest już uruchomione i odpowiednio zbuforowane, opóźnienie staje się mniejszym czynnikiem, a prędkość staje się znacznie ważniejsza. Nic dziwnego, że Viasat i HughesNet starają się minimalizować znaczenie opóźnień w większości aplikacji, chociaż oba pracują nad tym, aby zminimalizować je również w swoich systemach. HughesNet wykorzystuje algorytm do ustalania priorytetów ruchu w oparciu o to, na co zwracają uwagę użytkownicy, w celu optymalizacji dostarczania danych. Viasat ogłosił wprowadzenie konstelacji satelitów na średniej orbicie okołoziemskiej (MEO) w celu uzupełnienia istniejącej sieci, co powinno zmniejszyć opóźnienia i rozszerzyć zasięg, w tym na dużych szerokościach geograficznych, gdzie równikowe GSO mają większe opóźnienia.
„Naprawdę koncentrujemy się na dużych wolumenach i bardzo, bardzo niskich kosztach kapitałowych związanych z wdrożeniem takiego wolumenu” – mówi Baldrige. „Czy opóźnienia są tak samo ważne jak inne funkcje na rynku, który obsługujemy”?
Niemniej jednak istnieje rozwiązanie – satelity LEO są wciąż znacznie bliżej użytkowników. Dlatego firmy takie jak SpaceX i LeoSat wybrały tę drogę, planując rozmieszczenie konstelacji znacznie mniejszych, położonych bliżej satelitów, z oczekiwanym opóźnieniem dla użytkowników od 20 do 30 milisekund.
„To kompromis, ponieważ ponieważ znajdują się na niższej orbicie, system LEO zapewnia mniejsze opóźnienia, ale system jest bardziej złożony” – mówi Cook. „Aby ukończyć konstelację, potrzebne są co najmniej setki satelitów, ponieważ znajdują się one na niskiej orbicie i poruszają się po Ziemi, szybciej przelatując nad horyzontem i znikając… i trzeba mieć system antenowy, który może wyśledź ich.”
Warto jednak przypomnieć dwie historie. Na początku lat 90. Bill Gates i kilku jego partnerów zainwestowali około miliarda dolarów w projekt o nazwie Teledesic, mający na celu zapewnienie łączy szerokopasmowych na obszarach, których nie było stać na sieć lub które wkrótce nie będą wyposażone w łącza światłowodowe. Konieczne było zbudowanie konstelacji 840 (później zredukowanej do 288) satelitów LEO. Jej założyciele mówili o rozwiązaniu problemu opóźnień i w 1994 roku zwrócili się do FCC o wykorzystanie widma w paśmie Ka. Brzmi znajomo?
Teledesic pochłonął szacunkowo 9 miliardów dolarów, zanim upadł w 2003 roku.
„Wtedy pomysł nie sprawdził się ze względu na wysokie koszty utrzymania i usług dla użytkownika końcowego, ale teraz wydaje się wykonalny” – mówi , profesor systemów informatycznych na California State University Dominguez Hills, który monitoruje systemy LEO od czasu pojawienia się Teledesic. „Technologia nie była do tego wystarczająco zaawansowana”.
Prawo Moore’a oraz ulepszenia technologii baterii, czujników i procesorów telefonów komórkowych dały konstelacjom LEO drugą szansę. Zwiększony popyt sprawia, że gospodarka wygląda kusząco. Jednak w czasie, gdy rozgrywała się saga Teledesic, inna branża zdobyła ważne doświadczenie w wysyłaniu systemów komunikacyjnych w przestrzeń kosmiczną. Pod koniec lat 90. firmy Iridium, Globalstar i Orbcomm wspólnie wystrzeliły ponad 100 satelitów na niskiej orbicie, aby zapewnić zasięg telefonii komórkowej.
„Zbudowanie całej konstelacji zajmuje lata, ponieważ potrzeba całej masy startów, a to jest naprawdę drogie” – mówi Zach Manchester, adiunkt aeronautyki i astronautyki na Uniwersytecie Stanforda. „W ciągu, powiedzmy, pięciu lat infrastruktura naziemnych wież komórkowych rozwinęła się do punktu, w którym zasięg jest naprawdę dobry i dociera do większości ludzi”.
Wszystkie trzy firmy szybko zbankrutowały. I choć każdy z nich zmienił się, oferując mniejszy zakres usług do określonych celów, takich jak sygnalizatory awaryjne i śledzenie ładunku, żadnej z nich nie udało się zastąpić usługi telefonii komórkowej opartej na masztach. Od kilku lat SpaceX w ramach kontraktu wystrzeliwuje satelity dla Iridium.
„Widzieliśmy ten film już wcześniej” – mówi Manchester. „Nie widzę nic zasadniczo odmiennego w obecnej sytuacji”.
Konkurencja
SpaceX i 11 innych korporacji (oraz ich inwestorzy) mają odmienne zdanie. OneWeb wystrzeli w tym roku satelity i oczekuje się, że usługi rozpoczną się już w przyszłym roku, a następnie w latach 2021 i 2023 pojawią się kolejne konstelacje, a ostateczny cel to 1000 Tb/s do 2025 r. O3b, obecnie spółka zależna SAS, posiada konstelację 16 satelitów MEO, które działają od kilku lat. Telesat obsługuje już satelity GSO, ale planuje na 2021 rok system LEO, który będzie wyposażony w łącza optyczne o opóźnieniu od 30 do 50 ms.
Upstart Astranis ma również satelitę na orbicie geosynchronicznej i w ciągu najbliższych kilku lat będzie rozmieszczać kolejne satelity. Chociaż nie rozwiązują one problemu opóźnień, firma zamierza radykalnie obniżyć koszty, współpracując z lokalnymi dostawcami Internetu i budując mniejsze, znacznie tańsze satelity.
LeoSat planuje także wystrzelenie pierwszej serii satelitów w 2019 r. i ukończenie konstelacji w 2022 r. Będą latać wokół Ziemi na wysokości 1400 km, łączyć się z innymi satelitami w sieci za pomocą komunikacji optycznej i przesyłać informacje w górę i w dół w paśmie Ka. Zdobyli wymagane widmo na arenie międzynarodowej, mówi Richard van der Breggen, dyrektor generalny LeoSat, i wkrótce spodziewają się zatwierdzenia przez FCC.
Według van der Breggena dążenie do szybszego Internetu satelitarnego opierało się w dużej mierze na budowie większych i szybszych satelitów zdolnych do przesyłania większej ilości danych. Nazywa to „rurą”: im większa rura, tym częściej może przez nią przedostać się Internet. Jednak firmy takie jak on znajdują nowe obszary wymagające ulepszeń, zmieniając cały system.
„Wyobraźmy sobie najmniejszy typ sieci — dwa routery Cisco i przewód między nimi” – mówi van der Breggen. „Wszystkie satelity zapewniają przewód między dwoma skrzynkami… my wyślemy cały zestaw trzech w przestrzeń kosmiczną”.
LeoSat planuje rozmieścić 78 satelitów, każdy wielkości dużego stołu jadalnego i ważący około 1200 kg. Zbudowane przez Iridium, są wyposażone w cztery panele słoneczne i cztery lasery (po jednym w każdym rogu), aby połączyć się z sąsiadami. To właśnie to połączenie van der Breggen uważa za najważniejsze. Historycznie rzecz biorąc, satelity odbijały sygnał w kształcie litery V ze stacji naziemnej do satelity, a następnie do odbiornika. Ponieważ satelity LEO są niższe, nie mogą rzutować tak daleko, ale mogą bardzo szybko przesyłać dane między sobą.
Aby zrozumieć, jak to działa, warto pomyśleć o Internecie jako o czymś, co ma rzeczywistą formę fizyczną. Nie chodzi tylko o dane, ważne jest, gdzie te dane się znajdują i jak się przemieszczają. Internet nie jest przechowywany w jednym miejscu, na całym świecie znajdują się serwery, które zawierają część informacji, a gdy uzyskasz do nich dostęp, Twój komputer pobiera dane z najbliższego, który ma to, czego szukasz. Gdzie jest to ważne? Jak duże to ma znaczenie? Światło (informacja) przemieszcza się w przestrzeni niemal dwukrotnie szybciej niż w światłowodzie. A kiedy poprowadzisz połączenie światłowodowe wokół planety, musi ono podążać ścieżką objazdową od węzła do węzła, z objazdami wokół gór i kontynentów. Internet satelitarny nie ma tych wad, a gdy źródło danych jest daleko, pomimo dodania kilku tysięcy mil odległości w pionie, opóźnienie w przypadku LEO będzie mniejsze niż opóźnienie w przypadku Internetu światłowodowego. Na przykład ping z Londynu do Singapuru mógłby wynosić 112 ms zamiast 186, co znacznie poprawiłoby łączność.
Oto jak van der Breggen opisuje to zadanie: całą branżę można uznać za rozwój sieci rozproszonej, niczym nie różniącej się od Internetu jako całości, tylko w przestrzeni. Zarówno opóźnienie, jak i prędkość odgrywają rolę.
Chociaż technologia jednej firmy może być lepsza, nie jest to gra o sumie zerowej i nie będzie tu zwycięzców ani przegranych. Wiele z tych firm kieruje swoje działania na różne rynki, a nawet pomaga sobie nawzajem w osiąganiu pożądanych rezultatów. Dla niektórych są to statki, samoloty lub bazy wojskowe, dla innych konsumenci z obszarów wiejskich lub kraje rozwijające się. Ostatecznie jednak firmy mają wspólny cel: stworzyć Internet tam, gdzie go nie ma lub jest go za mało, i zrobić to kosztem na tyle niskim, aby wspierać ich model biznesowy.
„Uważamy, że nie jest to naprawdę konkurencyjna technologia. Wierzymy, że w pewnym sensie potrzebne są zarówno technologie LEO, jak i GEO” – mówi Cook z HughesNet. „W przypadku niektórych typów zastosowań, takich jak na przykład strumieniowe przesyłanie wideo, system GEO jest bardzo, bardzo opłacalny. Jeśli jednak chcesz uruchamiać aplikacje wymagające małych opóźnień... LEO jest najlepszym rozwiązaniem.”
W rzeczywistości HughesNet współpracuje z OneWeb, aby zapewnić technologię bram, która zarządza ruchem i wchodzi w interakcję z systemem przez Internet.
Być może zauważyłeś, że konstelacja proponowana przez LeoSata jest prawie 10 razy mniejsza niż konstelacja SpaceX. To dobrze, mówi Van der Breggen, ponieważ LeoSat zamierza obsługiwać klientów korporacyjnych i rządowych i będzie obsługiwał tylko kilka określonych obszarów. O3b sprzedaje Internet statkom wycieczkowym, w tym Royal Caribbean, oraz współpracuje z dostawcami usług telekomunikacyjnych na Samoa Amerykańskim i Wyspach Salomona, gdzie brakuje szybkich połączeń przewodowych.
Mały startup z Toronto o nazwie Kepler Communications wykorzystuje maleńkie CubeSaty (mniej więcej wielkości bochenka chleba) do zapewniania dostępu do sieci klientom charakteryzującym się dużymi opóźnieniami. W ciągu 5 minut można uzyskać 10 GB lub więcej danych, co jest istotne dla polarnych eksploracja, nauka, przemysł i turystyka. Tak więc, instalując małą antenę, prędkość będzie wynosić do 20 Mbit/s przy wysyłaniu i do 50 Mbit/s przy pobieraniu, ale jeśli użyjesz dużej „czaszy”, prędkości będą wyższe - 120 Mbit/s s dla wysyłania i 150 Mbit/s dla odbioru. Według Baldrige'a silny rozwój Viasat wynika z zapewniania Internetu komercyjnym liniom lotniczym; podpisali umowy z United, JetBlue i American, a także Qantas, SAS i innymi.
W jaki sposób zatem ten model komercyjny nastawiony na zysk zniweluje przepaść cyfrową i udostępni Internet krajom rozwijającym się oraz populacjom o niedostatecznym dostępie do Internetu, które mogą nie być w stanie zapłacić za niego tak dużo i są skłonne płacić mniej? Będzie to możliwe dzięki formatowi systemu. Ponieważ poszczególne satelity konstelacji LEO (Low Earth Orbit) są w ciągłym ruchu, powinny być równomiernie rozmieszczone na całej Ziemi, tak aby czasami pokrywały obszary, w których nikt nie mieszka lub ludność jest dość biedna. Zatem każda marża, jaką można uzyskać z tych regionów, będzie zyskiem.
„Przypuszczam, że będą miały różne ceny za połączenia dla różnych krajów, co pozwoli im udostępnić Internet wszędzie, nawet jeśli będzie to bardzo biedny region” – podaje Press. „Kiedy już istnieje konstelacja satelitów, jej koszt jest już ustalony, a jeśli satelita znajduje się nad Kubą i nikt z niego nie korzysta, wówczas jakikolwiek dochód, jaki mogą uzyskać z Kuby, jest marginalny i darmowy (nie wymaga dodatkowych inwestycji)”.
Wejście na rynek masowego konsumenta może być dość trudne. W rzeczywistości znaczna część sukcesu, jaki osiągnęła ta branża, wynika z zapewniania rządom i przedsiębiorstwom kosztownego Internetu. Jednak w szczególności SpaceX i OneWeb w swoich planach biznesowych kierują się do abonentów stacjonarnych.
Zdaniem Sachdeva dla tego rynku istotne będzie doświadczenie użytkownika. Musicie pokryć Ziemię systemem, który jest łatwy w obsłudze, wydajny i opłacalny. „Ale samo to nie wystarczy” – mówi Sachdev. „Potrzebujesz wystarczającej pojemności, a wcześniej musisz zapewnić przystępne ceny sprzętu klienta”.
Kto jest odpowiedzialny za regulację?
Dwie główne kwestie, które SpaceX musiało rozwiązać wraz z FCC, dotyczyły sposobu przydziału istniejącego (i przyszłego) widma komunikacji satelitarnej oraz sposobu zapobiegania śmieciom kosmicznym. Za pierwsze pytanie odpowiada FCC, ale drugie wydaje się bardziej odpowiednie dla NASA lub Departamentu Obrony USA. Obydwa monitorują orbitujące obiekty, aby zapobiec kolizjom, ale żaden z nich nie jest regulatorem.
„Naprawdę nie ma dobrze skoordynowanej polityki dotyczącej tego, co powinniśmy zrobić ze śmieciami kosmicznymi” – mówi Manchester z Uniwersytetu Stanforda. „W tej chwili ci ludzie nie komunikują się ze sobą skutecznie i nie ma spójnej polityki”.
Problem jest jeszcze bardziej skomplikowany, ponieważ satelity LEO przechodzą przez wiele krajów. Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny pełni rolę podobną do FCC, przydzielając widmo, ale aby móc działać w danym kraju, firma musi uzyskać pozwolenie od tego kraju. Dlatego satelity LEO muszą mieć możliwość zmiany wykorzystywanych przez siebie pasm widmowych w zależności od kraju, w którym się znajdują.
„Czy naprawdę chcesz, aby SpaceX miało monopol na łączność w tym regionie?” – pyta Press. „Trzeba regulować ich działalność, a kto ma do tego prawo? Są ponadnarodowe. FCC nie ma jurysdykcji w innych krajach.”
Nie oznacza to jednak, że FCC jest bezsilna. Pod koniec ubiegłego roku małemu startupowi z Doliny Krzemowej o nazwie Swarm Technologies odmówiono pozwolenia na wystrzelenie czterech prototypów satelitów komunikacyjnych LEO, każdy mniejszy niż książka w miękkiej oprawie. Głównym zarzutem FCC było to, że małe satelity mogą być zbyt trudne do wyśledzenia, a przez to nieprzewidywalne i niebezpieczne.
Swarm i tak je wystrzelił. Jak podaje IEEE Spectrum, firma z Seattle, świadcząca usługi wystrzeliwania satelitów, wysłała ich do Indii, gdzie polecieli na rakiecie przewożącej dziesiątki większych satelitów. Komisja FCC odkryła to i nałożyła na firmę grzywnę w wysokości 900 000 dolarów, płatną w ciągu 5 lat, a obecnie wniosek Swarma dotyczący czterech większych satelitów znajduje się w zawieszeniu, ponieważ firma działa w tajemnicy. Jednak kilka dni temu pojawiła się wiadomość, że uzyskano zgodę i . Generalnie rozwiązaniem były pieniądze i umiejętność negocjacji. Waga satelitów waha się od 310 do 450 gramów, obecnie na orbicie znajduje się 7 satelitów, a pełna sieć zostanie uruchomiona w połowie 2020 roku. Z najnowszego raportu wynika, że w spółkę zainwestowano już około 25 mln dolarów, co otwiera dostęp do rynku nie tylko globalnym korporacjom.
Dla innych powstających i istniejących firm zajmujących się Internetem satelitarnym, poszukujących nowych rozwiązań, najbliższe cztery do ośmiu lat będą miały kluczowe znaczenie dla ustalenia, czy istnieje popyt na ich technologię tu i teraz, czy też historia powtórzy się w przypadku Teledesic i Iridium. Ale co dzieje się później? Mars, zdaniem Muska, jego celem jest wykorzystanie Starlink do zapewnienia przychodów na eksplorację Marsa, a także do przeprowadzenia testu.
„Moglibyśmy wykorzystać ten sam system do stworzenia sieci na Marsie” – powiedział swoim pracownikom. „Mars będzie również potrzebował globalnego systemu komunikacji i nie ma tu żadnych linii światłowodowych, przewodów ani niczego takiego”.
Kilka reklam 🙂
Dziękujemy za pobyt z nami. Podobają Ci się nasze artykuły? Chcesz zobaczyć więcej ciekawych treści? Wesprzyj nas składając zamówienie lub polecając znajomym, 30% zniżki dla użytkowników Habr na unikalny odpowiednik serwerów klasy podstawowej, który został przez nas wymyślony dla Ciebie: (dostępne z RAID1 i RAID10, do 24 rdzeni i do 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 razy tańszy? Tylko tutaj w Holandii! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2 GHz 6C 128 GB DDR3 2x960 GB SSD 1 Gb/s 100 TB — od 99 USD! Czytać o
Źródło: www.habr.com